Ti3C2Tx电极材料的合成及电化学性能的研究

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超级电容器,也叫电化学电容器,是一种新型的电力补偿和能量存储装置。其能量密度比传统电容器高、功率密度高于电池,同时还有快速的充放电能力和较长的循环使用寿命,在军事、航空、交通和电子设备方面都有很多的应用。然而目前对超级电容器负极材料的研究和应用还十分有限,常用的碳材料比电容相对较低,很难获得高性能的超级电容器。因此,开发和研究新型负极材料,对提高超级电容器的性能至关重要。二维层状Ti3C2Tx是一种新型类石墨烯结构材料,是一种非常有前景的超级电容器负极材料。本文制备了二维层状Ti3C2Tx材料,并研究其电化学性能,目的是为了拓宽超级电容器负极材料的类型。为了进一步研究Ti3C2Tx材料作为负极材料的实际应用能力,以该材料为负极组装非对称超级电容器器件,提高超级电容器的电化学性能。  通过调控腐蚀酸溶液的种类和含量刻蚀Ti3AlC2.得到单层或少层的Ti3C2Tx悬浊液,然后通过真空抽滤的方式将少层Ti3C2Tx和溶剂分开,成功得到自支撑的Ti3C2Tx纸。  对Ti3C2Tx纸电极进行电化学性能测试,获得较高的体积比电容270.15F/cm3。与此同时,该Ti3C2Tx纸电极还表现出较高的倍率性能和良好的循环稳定性:扫速从5mV/s变化到100mV/s,其质量比电容保持率为80.47%;在电流密度为10A/g的条件下进行循环稳定性测试,15000圈后质量比电容保留了最初质量比电容的94.4%。  为了进一步提高超级电容器的能量密度,利用Ti3C2Tx纸作负极和CFP(碳化的滤纸)做正极组装非对称超级电容器。组装后的非对称超级电容器的最大能量密度是4.51Wh/kg,最大功率密度是1.29kW/kg,成功点亮发光二极管。
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